Aula abordando o tema de segurança em sistemas distribuídos.

1. SISTEMAS
DISTRIBUÍDOS
SEGURANÇA
ARTHUR EMANUEL DE OLIVEIRA
CAROSIA
1

2. SEGURANÇA
Sistemas distribuídos são, por definição, inseguros:
• Estações em modo promíscuo podem analisar o tráfego de
toda a rede;
• Um programa pode se instalar como um servidor e obter
dados sigilosos.
Ameaças:
• Roubo de informações;
• Alteração indevida de dados;
• Roubo de recursos;
• Vandalismo.
2

3. SEGURANÇA
Num Sistema Distribuído, todos os computadores têm canais
de comunicação.
• Através deles, os usuários autorizados têm acesso a seus
recursos.
• Por eles também vêm as tentativas de acesso não
autorizados.
3

4. MÉTODOS DE ATAQUE
Obter mensagens sem autorização:
• Direto da rede (Sniffers);
• Dados não protegidos em disco;
• Uma estação na Internet com endereço de outra estação
para receber mensagens destinadas àquela.
4
Cliente Servidor
Invasor
Canal de Comunicação

5. MASCARAMENTO
• Enviar ou receber mensagens usando a identidade de outro
host na rede.
• Possível se o impostor consegue a senha do agente
verdadeiro.
5
Servidor
Invasor
Canal de Comunicação

6. ALTERAÇÃO DE
MENSAGENS
• Além de interceptar uma mensagem, seu conteúdo é alterado
antes que chegue ao destino;
• Difícil em redes broadcast como a Ethernet;
6
Cliente Servidor
Invasor
Canal de Comunicação

7. REPLAY
• A mensagem é guardada e enviada mais tarde, depois que a
autorização para usar um recurso foi revogada;
• Pode ser usado para roubo ou vandalismo mesmo que o
invasor não consiga interpretar a mensagem.
7
Cliente Servidor
Invasor
Canal de Comunicação
Armazena a mensagem por um período de tempo

8. NEGAÇÃO DE
SERVIÇO
• O atacante evita que o componente desempenhe suas
funções;
• Por exemplo: um site é impedido de responder.
8
ServidorInvasor
...

9. INFILTRAÇÃO
• É preciso ter acesso ao sistema, mesmo que de forma
indevida;
• É preciso um programa que implementa o ataque;
• Se as listas de controle de acesso estão definidas
corretamente e os mecanismos de autenticação são bastante
fortes, um invasor não irá muito longe;
9
ServidorInvasor

10. MÉTODOS DE
INFILTRAÇÃO
• Imitar a voz de alguém ao telefone;
• Convencer outra pessoa a executar operações que delegam
direitos indevidos disfarçando-as com outra finalidade;
• Adivinhar senhas;
• Usar programas crackers.
Formas mais sutis:
• Vírus;
• Worm;
• Cavalo de Tróia.
10

11. SEGURANÇA EM
SISTEMAS DISTRIBUÍDOS
Para construir um Sistema Distribuído seguro, deve-se:
• Levar em consideração que: pessoas, programas e hardware
não são confiáveis até que provem que são de confiança
No entanto,
• É impossível construir um sistema útil considerando que
nenhum componente é confiável.
Portanto, o objetivo deve ser:
• Construir um sistema em que assume-se que um mínimo de
componentes são confiáveis;
Lampson (1992) – base de computação confiável;
• Com um mínimo de base confiável, é possível construir
servidores seguros.
11

12. CENÁRIOS DE FALHA
DE SEGURANÇA
12
Requisição ServidorCliente
DoOperation
(wait)
(continuação)
GetRequest
(execução)
SendReplay
Replayer
Resposta
Espião
Um espião pode obter dados da escuta
tanto de requisições quanto de respostas.
Com a mesma escuta, é possível fazer um
replay de requisições.

13. CENÁRIOS DE FALHA
DE SEGURANÇA
13
GetRequest
(execução)
SendReplay
Cliente
Impostor
Aqui, um servidor legítimo é vítima de um
cliente impostor.

14. CENÁRIOS DE FALHA
DE SEGURANÇA
14
Cliente
DoOperation
(wait)
(continuação)
Servidor
Impostor
Neste caso, um cliente legítimo é vítima de um servidor
impostor.
O servidor pode obter dados sigilosos da requisição
Pode enganar o cliente, que pensa que sua requisição
foi feita.

15. CENÁRIOS DE FALHA
DE SEGURANÇA
Requisitos de segurança em sistemas cliente-servidor
• Canais seguros, para evitar a espionagem.
Projeto de clientes e servidores
• Ver um ao outro (cliente e servidor) com suspeita.
• Usar protocolos de autenticação.
15

16. SEGURANÇA EM
SISTEMAS DISTRIBUÍDOS
Criptografia
• Manter privadas informações que trafegam em partes
expostas do sistema.
Assinatura digital
• Confiar a um terceiro que autentique (ou não) a identidade
de alguém que envia uma mensagem cifrada.
16

17. SEGURANÇA EM
SISTEMAS DISTRIBUÍDOS
Autenticação:
• A posse de uma chave secreta é a prova de que a
pessoa/principal/cliente/servidor é quem diz ser.
Controle de acesso:
• Garante que o acesso a um recurso está disponível apenas
para um conjunto de usuários autorizados.
17

18. CRIPTOGRAFIA
18

19. CRIPTOGRAFIA
Transformação de informações de forma que ela não possa ser
entendida por ninguém, exceto o destinatário, que possui os
meios de reverter a transformação.
Grupos que tem usado e contribuído para a criptografia:
• Militares;
• Diplomatas;
• Amantes.
19

20. CRIPTOGRAFIA
Considere:
• P: texto a ser cifrado;
• C: texto cifrado;
• E(): função (chave) de criptografia;
• D(): função (chave) de descriptografia.
Então:
• P  E(P)  C  D(C)  P
20

21. MÉTODOS DE
CRIPTOGRAFIA
Cifras de substituição
• Cada letra (ou grupo) é substituída por outra (outro);
O exemplo mais antigo que se conhece é atribuído a Júlio
César (Cifra de César);
• A  D, B  E, C  F, ..., Z  C.
• Ex.: Gisele  JLVHOH;
Variação:
• em vez de 3, usar um valor k qualquer;
• K  chave!
21

22. MÉTODOS DE
CRIPTOGRAFIA
DES (Data Encryption Standard)
• Algoritmo de chave secreta.
• Desenvolvido pela IBM para o governo dos USA;
• Padrão oficial para informação não classificada;
• Foi implementado em hardware por vários fabricantes,
tornando-se um padrão de mercado.
22

23. DES (DATA ENCRYPTION
STANDARD)
Idéia geral:
• Em cada estágio, uma chave diferente é usada.
• Antes de cada estágio, a chave sofre uma transposição.
• Ela é quebrada em 2 partes de 28 bits.
• Cada uma sofre uma rotação de n bits, onde n depende do
número da iteração.
• O resultado sofre uma nova transposição.
• Este valor é Ki usado no estágio i.
23

24. DES (DATA ENCRYPTION
STANDARD)
Controvérsia:
• Diffie e Hellman, 1977:
• 56 bits é um tamanho pequeno para uma chave.
• A chave original proposta pela IBM era de 128 bits;
• Eliminaria em grande parte as chances de se quebrar uma
mensagem cifrada por força bruta.
• A razão para tornar o código mais fraco não foi divulgada;
• É possível que o governo dos EUA tenha um método para
quebrar o DES de 64 bits.
• Não é interessante que o mercado tenha acesso a um código
com chaves muito grandes que não possa ser quebrado com
facilidade.
24

25. MÉTODOS DE
CRIPTOGRAFIA
Algoritmos de chave pública
• Nos algoritmos de chave secreta, o maior problema é a
distribuição das chaves entre os pares.
• Diffie e Hellman (1976) mostraram que é possível usar um
método que elimina a necessidade de confiança entre as
partes.
• Ele é baseado no produto de 2 números primos muito
grandes (maiores que 10100).
25

26. ALGORITMOS DE
CHAVE PÚBLICA
Funcionamento:
• A pessoa que quer receber mensagens cifradas cria 1 par de
chaves, Ke e Kd, e mantém Kd secreta;
• Ke é tornada pública para qualquer pessoa que queira
mandar uma mensagem cifrada para a 1ª;
• Por sua vez, E e D são funções conhecidas e do tipo f(X) = Y
em que, conhecendo-se Y é extremamente difícil (ou
impossível) descobrir X.
26

27. ALGORITMOS DE
CHAVE PÚBLICA
Considere:
• P: texto a ser cifrado;
• C: texto cifrado;
• E(): função (chave) de criptografia;
• D(): função (chave) de descriptografia.
Processo de envio de uma mensagem:
• B toma a chave pública de A e faz C = E(Ke, M);
• A recebe C e faz M = D(Kd, C).
Dos algoritmos de chave pública, um dos mais conhecidos é
o RSA (Rivest, Shamir e Adelman, 1978).
27

28. CRIPTOGRAFIA
SIMÉTRICA X ASSIMÉTRICA
28

29. ASSINATURA DIGITAL
29

30. ASSINATURA DIGITAL
Usada para verificar a autenticidade e integridade de um
documento digital.
Emulação de assinaturas convencionais, que podem ser
autenticadas por terceiros.
Objetivo:
• Atribuir de forma inquestionável o documento ao seu autor.
• Assegurar que o conteúdo do documento não tem sido
modificado depois de ser assinado.
30

31. ASSINATURA DIGITAL
• Obtida pela cifragem da mensagem, ou uma forma
comprimida dela (digest), por uma chave conhecida apenas
pelo assinante.
• Usa-se criptografia pública neste caso
• Assinante produz o digest com sua chave secreta.
• Qualquer receptor pode decifrar o digest com a chave
pública correspondente.
• Resultado
• Seqüência de bits que se adiciona a uma peça de
informação qualquer, e que permite garantir a sua
autenticidade de forma independente do processo de
transmissão
31

32. ASSINATURA DIGITAL
32
Compressão
Compressão

33. CERTIFICADOS
Documento que contém uma afirmação assinada por um
agente.
É um arquivo de computador que contém:
• Informações referentes a entidade para o qual o certificado
foi emitido.
• Chave pública referente à chave privada que se acredita ser
de posse unicamente da entidade especificada no
certificado.
• Período de validade.
• Assinaturas comprovando que a chave pública contida
naquele certificado confere com as informações contidas no
mesmo.
33

34. CERTIFICADOS
Exemplo
Alice pode achar útil ter um certificado de seu banco garantindo
sua conta bancária:
34
Certificado de conta bancária de Alice
1. Tipo de certificado: número de conta;
2. Nome: Alice;
3. Conta: 6262626
4. Autoridade certificadora:Banco das Maravilhas;
5. Assinatura: {Digest(campo 2 + campo 3)}Kbpriv

35. CERTIFICADOS
• Alice pode usar este cerificado ao fazer compras
• Garante que ela tem uma conta no Banco das Maravilhas.
• Certificado é assinado com a chave privada do banco.
• Vendedores Carol aceitam este certificado debitando itens na
conta de Alice desde que possam validar a assinatura no
campo 5.
• Precisa da chave pública do banco e ter certeza de que ela é
autêntica, evitando que Alice possa assinar um certificado
falso associando seu nome com a conta de outro.
35

36. CONTROLE DE
ACESSO
36

37. CONTROLE DE
ACESSO
Em geral, a proteção de recursos em Sistemas Distribuídos
depende do serviço.
Servidores recebem requisições da forma:
<op, principal, recurso>
• op é a operação,
• principal é a pessoa,
• recurso é o recurso onde a operação deve ser aplicada.
37

38. CONTROLE DE
ACESSO
O servidor deve
• Autenticar a requisição e as credenciais do principal.
• Aplicar o controle de acesso:
• Recusando qualquer requisição que o principal não tenha os
direitos de acesso necessários.
38

39. CONTROLE DE
ACESSO
Domínios de proteção
• Ambiente de execução compartilhado por um conjunto de
processos.
• Contém um conjunto de pares <recurso, direitos>.
• Os processos que rodam nesse domínio podem acessar os
recursos indicados especificando as operações.
• Um domínio de proteção é associado a um principal.
• Quando o usuário faz o login, sua identidade é autenticada
e todos os seus processos executam sobre aquele domínio.
39

40. EXERCÍCIO
1) Pesquise a respeito do trojan NetBus.
2) Pesquise a respeito de um programa que realize ataque de negação
de serviço (Deny of Service – DOS).
3) Pesquise a respeito do programa para quebrar senhas de redes
wireless AirCrack.
4) Faça um artigo contendo a descrição de cada um desses
programas, forma de utilizá-los (com prints das telas passo-a-
passo) e também uma discussão sobre como evitar ou minimizar
esses tipos de ataques em suas redes.
Dica:
Para testar o funcionamento desses programas, utilize a máquina
virtual Oracle VM Virtual Box
40

41. SISTEMAS
DISTRIBUÍDOS
SEGURANÇA
ARTHUR EMANUEL DE OLIVEIRA
CAROSIA
41